¿Sabe lo que sus válvulas de brida
¿desperdiciar astutamente?
Por Emmanuel Quilichini, ingeniero de ENSAM y presidente de Sunny Shark.
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Hacer circular el agua hacia el intercambiador de calor de la piscina a través de una válvula de brida en el circuito de filtración tiene la ventaja de ser sencillo y fiable, pero esta sencillez suele tener un alto precio en términos de costes de funcionamiento.
Aunque no tienen suministro eléctrico, consumen energía las 24 horas del día, a menudo sin ningún propósito.
Ejemplo de válvula de brida para calentar el agua del estanque
¿Cómo se calienta el agua en una piscina pública?
Por razones prácticas, no calentamos todo el caudal de agua, que se filtra permanentemente: los intercambiadores de calor capaces de dejar circular un caudal así serían innecesariamente engorrosos y caros. En esta configuración, todo el caudal de agua se vería obligado a pasar por deflectores para asegurar el calentamiento, lo que lo ralentizaría considerablemente debido a las llamadas "caídas de presión".
Por lo tanto, sólo una pequeña parte de este caudal se toma tras salir de los filtros para calentarse y reintegrarse en la tubería antes de volver al depósito en cuestión.
¿Cómo circula el agua en un intercambiador de calor?
1. En ausencia de cualquier sistema de circulación
El agua sólo circula si hay una diferencia de presión suficiente entre aguas arriba y aguas abajo. Si no hay ningún dispositivo que obligue al agua a circular por el intercambiador de calor, el suministro no es significativo, ya que el agua "prefiere" fluir por la tubería principal en lugar de por tuberías de menor diámetro que restrinjan su caudal: no es posible un calentamiento eficaz.
Sin sistema de circulación de agua
en el circuito de calefacción
Circulación del agua en el intercambiador mediante una válvula de brida
2. Instalando una válvula limitadora del caudal del filtro
La instalación de una válvula parcialmente cerrada en la tubería principal fuerza el paso de una parte del agua a través de la tubería hasta el intercambiador de calor, que puede así funcionar correctamente.
Ventajas :
- Simplicidad y fiabilidad, ya que el riesgo de avería es bajo y la necesidad de mantenimiento prácticamente inexistente.
Desventajas :
- La caída de presión en el circuito de filtración conlleva un consumo de energía adicional debido al aumento de la presión del agua a la salida de la bomba, necesario para garantizar el caudal deseado a pesar de la restricción. Este consumo adicional puede ser mucho mayor que la cantidad de energía necesaria para hacer circular el agua en el intercambiador de calor.
- Esta pérdida de carga se produce en cuanto el sistema de filtración está en funcionamiento, aunque no haya necesidad de calentar el agua.
- Cuando la unidad de bombeo está subdimensionada, a veces es difícil garantizar tanto un caudal de filtración correcto como un caudal de calefacción suficiente, ya que uno se sacrifica en beneficio del otro en función del ajuste de la válvula.
- El caudal de agua del circuito de calefacción está vinculado al caudal del circuito de filtración: en una posición fija de la válvula, cualquier reducción del caudal de filtración provoca una caída de la eficacia de la calefacción.
3. Instalando una bomba de circulación específica para el circuito de calefacción
La instalación de una bomba de circulación reduce las pérdidas de presión en el circuito principal de filtración, pero significa que hay que consumir energía para alimentar la bomba de circulación.
Ventajas :
- Eliminación de las pérdidas de presión asociadas a la válvula de brida y consiguiente reducción del consumo eléctrico de las bombas de filtración. Si se dimensiona correctamente, el consumo de esta bomba es muy inferior al consumo excesivo que evita.
- Desacoplamiento de los flujos de filtración y calefacción, lo que permite ajustarlos de forma independiente y mantener una calefacción eficaz sea cual sea la temperatura. flujo de filtraciónincluidas las reducciones durante los periodos de vacante
- Posibilidad de limitar el funcionamiento de esta bomba de circulación a los casos en los que se requiera calefacción, con el fin de limitar su propio consumo eléctrico (con, no obstante, un reinicio regular o un caudal continuo reducido para evitar la aparición de un brazo muerto en la tubería).
Desventajas :
- Adición de una bomba adicional y posible modificación del circuito existente (coste)
- Mantenimiento necesario para esta nueva bomba y riesgo de avería
- Consumo de energía de la bomba de circulación demasiado elevado si está sobredimensionada y/o mal controlada
Agua circulada en el intercambiador por una bomba de circulación
¿Por qué una válvula de brida puede consumir más energía que una bomba de circulación de calefacción?
Principio de cálculo del impacto de la compuerta de brida
La consecuencia directa de estas fórmulas es que la potencia consumida por la válvula es mucho mayor que la potencia útil si el caudal de calentamiento es bajo en comparación con el caudal de filtración, lo que ocurre en la mayoría de los casos.
Ejemplo simplificado
Este ejemplo sólo pretende dar una indicación del orden de magnitud (habría que tener en cuenta el rendimiento de las bombas, su curva de funcionamiento y otros parámetros relacionados para obtener un resultado más preciso, pero no es el propósito aquí):
- Caudal de filtración = 200 m3/h o 0,0556 m3/s
- Caudal de calefacción = 20 m3/h o 0,0056 m3/s
- Caudal a través de la compuerta = 200 - 20 = 180 m3/h o 0,05 m3/s
- Pérdida de presión necesaria para la calefacción = 0,3 bar o 30.000 Pa
Potencia mecánica consumida por la válvula = 0,05 x 30.000 = 1.500 W
Potencia mecánica útil para el circuito de calefacción = 0,0056 x 30.000 = 167 W
En este ejemplo, podemos ver que casi 90% de la energía "consumida" por la válvula no es útil para el objetivo deseado, lo que es particularmente ineficaz. Esta ineficacia está directamente relacionada con el hecho de que el caudal de calentamiento es bajo en comparación con el caudal total de filtración.
En este ejemplo, los residuos son 1.500 - 167 = 1.333 W, es decir, 1.333 W x 24 horas x 350 días/año = 11,2 MWh al año para la piscina en cuestión.
El orden de magnitud del ahorro potencial correspondiente es, por tanto, :
11,2 MWh x 220 €/MWh ≈ 2.500 €/año
Tome nota: En la práctica, muchos parámetros influyen en el ahorro potencial y hay casos en los que es menos significativo, en particular cuando el caudal de filtración es menor, o cuando el circuito de calefacción es especialmente corto, sus tuberías tienen un gran diámetro y/o el caudal de calefacción es elevado en comparación con el caudal total de filtración.
¿Existe una forma sencilla de cuantificar el ahorro potencial en un circuito existente equipado con una válvula de brida de este tipo?
Sí, si sus bombas están equipadas con variadores de velocidad que muestren la potencia consumida por las bombas en cuestión.
Asegúrese de que el caudal de filtración se mantiene constante durante toda la prueba y de que la posición de las válvulas distintas de la válvula de brida no se altera durante el procedimiento siguiente:
- Lea el caudal de filtración inicial, medido por el caudalímetro de la cubeta en cuestión
- Lea la potencia consumida por cada una de las bombas de la unidad de bombeo de la piscina y súmelas cuando la válvula de brida esté en su posición habitual.
- Observe la posición habitual de la válvula de sujeción (marcado) y, a continuación, desplácela gradualmente hasta la posición 100% abierta.
- Espere a que el caudal de filtración se estabilice y compruebe que el caudal es idéntico al inicial
- Lea la potencia consumida por cada una de las bombas de la unidad de bombeo de la piscina y súmelas cuando la válvula de brida esté en esta posición 100% abierta.
- Vuelva a colocar la válvula de sujeción en su posición inicial, anotada en 3).
La diferencia entre la potencia calculada en 5) y la de 2) da el impacto de la válvula de clapeta en términos de consumo eléctrico.
Si esta diferencia es pequeña (<500W por ejemplo), entonces el beneficio de sustituir la válvula en cuestión por una bomba de circulación es probablemente limitado.
Si esta diferencia es superior a 1.000 W, merece la pena investigar más a fondo el asunto.
Si no hay unidadLa posición de la válvula puede darle una pista: si está casi cerrada, o al borde de la cavitación (se oye un fuerte ruido al intentar cerrarla más), entonces es probable que tenga un alto impacto energético.
Conclusión
Las válvulas de mariposa para calefacción pueden justificarse en piscinas infantiles y otros estanques pequeños con índices de filtración modestos: el ahorro que se espera conseguir con su eliminación suele ser pequeño, y el coste de la inversión, el mantenimiento y la sustitución de las bombas de circulación de calefacción que deben instalarse en esta configuración puede sopesarse legítimamente en su contra.
Por el contrario, las grandes piscinas de recreo y las piscinas deportivas equipadas con este tipo de válvulas de clapeta se beneficiarían casi todas de estar equipadas con una bomba de circulación en su circuito de calefacción..
Esta modificación tiene sentido en el contexto más amplio de la optimización de los consumos ligados a la hidráulica de filtración: es necesario disponer de variadores de velocidad en las bombas y utilizar las posibilidades de reducir el caudal durante los periodos de no ocupación siempre que sea posible.
En todos los casos, un estudio preliminar es útil para confirmar los beneficios y dimensionar las bombas de circulación, si es necesario.
Con el control adecuado, podrá sacar el máximo partido de estos equipos y optimizar el ahorro energético global de su piscina, incluyendo la filtración y la calefacción. Agrupación inteligente por Sunny Shark.
